科學家發明瞭一種可以改善癌症治療的離子加速法

眾所周知，治療癌症疾病主要有三種方法：外科手術、化療和放療（放射治療）。後者是電離輻射作用，它不僅可以殺死腫瘤，但是也會對周圍健康的組織造成致命性的危害。而這也限制了放射治療中使用伽馬射線束的功率。

針對此種情況，使用質子更加有利。由於質量相對較大，質子僅在組織中受到較小的橫向散射，並且它們射程長度範圍非常小。因此，質子束可以非常準確地聚焦在腫瘤上，而不損傷周圍的健康組織。

但是，為了獲得質子束需要帶電粒子加速器。這種加速器是一種非常的貴的大噸位設備。例如，奧賽（法國）內科治療中心的同步回旋加速器的總重量為900噸。因此，世界上許多大學正在研究生成超高速帶電粒子束的替代方法。其中之一便是基於使用激光加速器。

帶電粒子激光加速器實際上比普通的回旋加速器和同步加速器更緊湊、更便宜，但利用激光加速器獲得的帶電粒子束的質量對於大多數實際應用仍然不足，因為質子能量分散範圍較大和功率不足。目前，展開了發明激光加速新方法的比賽：獲得能量100-200百萬電子伏的質子束，且其分散範圍不超過百分之一，而這將能開啓激光醫學的新時代。

據莫斯科物理工程學院科學家所說，他們研發的理論可以幫助開發新的激光加速法。"我們在研究中已經從理論上進行了預測，並利用數值模擬充分顯示了令人難以置信的效果：作用在帶電粒子上的輻射摩擦力發射出電磁波，它可以促進加速"，莫斯科物理工程學院核物理理論教研室的副教授和Extreme Light Infrastructure Beamlines研究所（捷克）的科研人員葉甫蓋尼·赫爾菲特談到。

在普通的機械系統中，摩擦力總是導致動能的損失和有序運動的衰減。輻射摩擦力通過特殊方式被產生，由於外場能量（在此情況下為激光）轉移為非常高頻率量子的能量而出現輻射摩擦力。而電子是完成這種轉移的工作載體，在能量從一個儲存器轉移到另一個存儲器的過程中，它既可以減速，也可以加速。

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"我們已經對超強激光脈衝在等離子體中的傳播進行了研究。在功率為幾拍瓦及以上的電磁場中（1拍瓦=1015瓦，針對比較，世界上最大電站的功率為22500瓦，即大約小於50000倍），電子通大量密集的輻射，它們的運動不僅由洛倫茲力確定，而且由輻射時產生的輻射摩擦力確定。而且，後者甚至可以從大小上超過洛倫茲力。我們發現，此時在與激光束傳播方向垂直的平面中輻射摩擦使電子減速，從而導致它們向前更劇烈的加速。從而，促進電荷在等離子體中更有效的分離和增強縱向電場。正是這種縱向電場使離子加速，因此我們取得的成果可以幫助獲得更高質量的離子束"，葉甫蓋尼·赫爾菲特說到。

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